浅析建筑设计中存在的问题及解决方法

【摘要】近年来，建筑专业的各个层面都渗透了数字技术的身影，数字技术在建筑设计与建造的方方面面产生了不容忽视的影响与冲击，改变了传统的创作方法和思维方式，给当今建筑的创作带来了多种潜在的可能性，生成了建筑设计几种飞跃，初探了数字技术对建筑设计的推动作用。

【关键词】数字技术，建筑设计，建筑与空间

1 引言

科学技术的发展始终制约着人类对建筑形式以及空间结构的探索。从原始社会晚期的木骨泥墙建筑和干栏式建筑，到梁柱体系、拱券体系，再到现代的钢筋混凝土和钢结构体系，以及当前的大跨度空间结构，每一种技术的进步，必然伴随著新的建筑理论和建筑形式的产生，同时也对同时代的建筑师在建筑设计方面提出了更高的要求，技术水平的提高总会引领建筑领域的跨越止发展。

以往的建筑空间表达往往依靠二维闭纸．或者三维的手绘图、模型等，真实性较差，也不利于交流和更改。三维手绘草图无法显示突出所有的细节，建筑大师的灵感无法很好的实现。在今天，数字技术很好的解决了这些问题[1,2]。同样以圣家族教堂的建造为例，高迪的继承者们使用AutoCAD等软件来对教堂的结构进行分析，并将新的设计数据输出到数控设备上生产构件。这样的工作方法大大的加快了工程的进度。同样的方法还被用到一些古建筑的修复和遗址复原等方面上。

2 数字技术生成建筑设计的飞跃分析

2.1 欧几里德几何形态的飞跃

根深蒂固的建筑传承式教育使许多工程师和建筑师笃信一条这样的观点：是几何学驱动了建筑的前进。但是我们可以明显的感觉到，如果建筑师们对于复杂的多面体、四度几何体、不规则碎形、三维拓扑结构等诸如此类的形式置若罔闻，而只来用欧几里德式的几何形式作为唯一选择，虽然会提供一种严格的最优化思路，但会忽视自然界本身的有机形态也束缚了结构本身的塑造。

传统的欧几里德几何形式依然能够发挥它应有的作用。但经由高斯、罗巴切夫斯基和黎曼、盖里等人的推动发展．通过在数学上限制几何形体的表现发现，借助于数字技术(计算机辅助绘图，设计和制造技术的应用)来模拟自然过程，已使得越来越多的非欧几何形式被设计建造出来，创造了颠覆传统形态的复杂不规则的空间形态。然而非线性建筑展现的不仅仅足外部形态上的非线性转变，这种转变同时还发生在它们内部的空间结构中。

计算机能够展示各种奇怪的几何形式，而这些形式只有那些长时间进行此类研究的数学家才能想象出来，单靠灵感是不能够完成这些形式的设计。正如高迪在建造独特形式的时候研究了数学处理的规则面，当代的数字建模工具也能促成建筑师进行更广泛的创造。弗兰克盖里在迪斯尼音乐厅的设计中就进行了相关的探索，运用数字技术实现了自己的的灵感。

2.2 空间文本结构的飞跃(从线性到非线性)

在建筑设计和空间规划时，通常关注的不只是单个场景，而是若干场景之问的顺序变化，彼此空间的先后关系、内外戈系、交织关系等等。这种顺序变化就如同在文学中段落与段落的前后关系、句子与句于的衔接、词与词的连接，在故事中一个事件和另外一个时间组织，构架就像叙事文本一样，拥有它自己的空问文本结构。当观赏者进入场所开始，就像是读者翻开一本书，观赏者通过不同线路对建筑空间加以体验，从不同的视点，在不同的时间进行观察，随着体验的进行、思想的漂移而随时产生不同的情景变化与感受，静止的空间结构被加入了动态的时间因素。从某种意义上说，传统和现代建筑拥有一套类似的空间句法和架构规则，不管其形式是中心对称还是离心式发展，是依循严谨的序列性还是呈不规则构图，其路径是单一线性还是多线交织，建筑的空间经历都是连续的，空间文本结构的历时性设计依然属于线性的范畴。就像传统的叙事文本，往往依据时间的序列性和事件的因果规律来进行，具有明显的顺序性。但是随着美学规念和生活方式的发展转变，叙事文本开始展露出一种追求非线性的空间化效果的趋势。

信息时代的来临，数字媒介的发展，赋予了更多空间叙事的可能性，也使得我们能够以一种非线性的方式对展示的建筑空间进行跳跃式阅读，建立了各种阅读路径的可能。在这一系统中，通过时间特征的加入，使得静态的平面系统运动起来，并且超越个别文本的局限，通过不同层面间纵横交错的链接，将传统文本静态的封闭的线性平面结构真正转化为富有弹性的开放的立体网状非线性结构。当代许多建筑师已经意识到这种非线性文本结构的转向，并正在尝试着将超链接的结构引入空间设计当中。库哈斯(Rem Koolhaas)曾说过，电梯是他设计中绝对的主角，他认为电梯不只是连接独立空间的机械手段，也是成为综合功能和空间的机制。他在许多设计实践中印证了这句话。例如在为纽约现代艺术博物馆做的投标设计中，一种轨道传输机制，使得激发参观经历与建筑空间两者间潜在与任意联系的想法得以实现。库哈斯和OMA创造了一种被称为“奥德赛(Odyssey)”的新的交通传输系统，它在一个简单的装置中结合了水平、倾斜和垂直的运动。一个如房间大小的舱体载着观赏者在博物馆中游览，极大的拓展了空间设计的思路，创造了更加丰富的空间，也带来了更多样的空间体验。

不难发现，建筑空间的变化远非仅仅发生在外部形态，建筑的内部结构也同样发生的翻天覆地的变化，并且，这些变化也与我们空间观察和表达方式的改变息息相关。

2.3 空间观察和表达方式的飞跃

长久以来，人们通过作图观察、研究和表现空间，透视和投影几何学掌握着建筑设计领域，也必然影响着人们观察和表现空间的方式。随着社会技术的进步和建筑设计的发展，图示思维和表达不可避免的将设计对象分割为各自独立的不同部分，矛盾便产生了。美学概念和生活方式的改变，加剧了人们对原有空间形态和组织构架的不满足，建筑空间的构思和推演不再只是通过一系列二维图纸和草模就足以胜任了。

与以往真实性较差的二维图纸相比，直截了当的三维建模对于复杂形体的展示而言，是绝对的核心要务，并且任何施工所需的平面图和剖面图，都可以通过三维模型生成。三维数字模型最大的好处是：可以快捷的显示模型修改的结果，而无需反复二维图纸繁复的绘制工作。数字技术对建筑实行的参数化设计中，关注的是数学函数中的变量处理，而这些处理往往会给建筑形式的生成带来一系列的可能性，因而特别适用于复杂曲面的系统化控制，有助于建筑设计的突破性创作(同样的道理也应用于轮船和飞行器设计行业)。

虚拟现实技术打破了人们的固有思维，把建筑实体空间实现在虚体空间中。最显见的例子是数字化的博物馆，除了建筑实体，还包括一座虚拟博物馆。这样的虚拟博物馆不但相对传统实体博物馆有可供参观者自由选择的展览效果，而且还将给参观者提供一种从未体验过的生活经历。如NOX设计的“声音生活住宅”(Song-House)。这个住宅兼有建筑和多媒体声音装置的特征，人们在其中欣赏声音，而且参与发出这种声音的活动，它也是一台乐器、乐谱和实时工作室，这个住宅是一个记录真实的身体在空间中行为的存储器。“建筑已不仅是在光线下简单的演绎物质，现在它也包括在空间演绎数字信息”。虚拟现实技术还应用在对建筑空间与结构的分析上，可以把未来若干年中各种可能发生的问题或者事故在电脑上就模拟出来并设法将受到的损害降到最低点。

3 结语

数字技术并不是一种抽象性的手段，也不是一种最终催生卓越设计的手段，它围绕着尺度的变化、感知的变化和视觉的变化扩大了自身探讨的领域。数字化技术的发展使计算机不仅仅局限于建筑设计过程中的辅助造型、绘图或者分析计算，而且在历史建筑保护、虚拟方式真实再现出古建筑或古代城市的原貌和氛围、建筑模拟仿真实验等诸多领域的应用方面均有所突破。从计算机媒介角度来说，更广泛的辅助设计潜能也逐步显现。

参考文献

[1] 邱晓建. 从拟态学浅析数字建筑的机遇与挑战[J]. 山西建筑, 2010,36(23).

[2] 杨建思, 杜志强, 彭正洪, 等. 数字城市三维景观模型的建模技术[J].武汉大学学报(工学版), 2003,36(6).